Вещественный состав и условия образования метабазитов харбейского метаморфического комплекса

Уляшева, Наталия Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Вещественный состав и условия образования метабазитов харбейского метаморфического комплекса
ВАК РФ 25.00.04, Петрология, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Вещественный состав и условия образования метабазитов харбейского метаморфического комплекса"

На правах рукописи

0034Э3923

Уляшева Наталия Сергеевна

Вещественный состав и условия образования метабазитов харбейского метаморфического комплекса (Полярный Урал)

Специальность 25.00.04 — Петрология, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 8 М о пуг

Сыктывкар 2010

003493923

Работа выполнена на кафедре геологии Сыктывкарского государственного университета и в лаборатории региональной геологии Учреждения Российской академии наук Института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Пыстин Александр Михайлович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Махлаев Лев Васильевич

кандидат геолого-минералогических наук Ефанова Людмила Ивановна

Ведущая организация: Ухтинский государственный технический

Университет, г. Ухта

Защита состоится 7 апреля 2010 г. в 15 часов в ауд. 218 на заседании Диссертационного совета Д 004.008.01 при Учреждении Российской академии наук Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Автореферат разослан 5 марта 2010 года

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 167982, г. Сыктывкар, ГСП-2, ул. Первомайская, 54, ученому секретарю Диссертационного совета Д 004.008.01 Факс: (8212) 24-53-46, e-mail: rakin@geo.komisc.ru

И. о. ученого секретаря Диссертационного совета Д 004.008.01, ^ доктор геолого-минералогических наук ^Ji

В. И. Ракин

Введение

Актуальность. Харбейский комплекс является наиболее крупным метаморфическим комплексом в северной части Урала. В то же время степень его изученности в сравнении с другими метаморфическими комплексами Уральского региона остается невысокой. Нет общепризнанных представлений на возраст метаморфитов рассматриваемого комплекса, их первичного состава, условий образования и последующего метаморфического изменения пород. Для решения этих вопросов важное значение имеет изучение метабазитов, которые в петрологической практике успешно используются как индикаторные породы для установления геодинамических обстановок формирования вмещающих их толщ, определения фациальных условий метаморфизма и выявления последовательности проявления магматических и метаморфических процессов. Изучение метабазитов харбейского комплекса позволило получить новые данные об условиях образования метаморфических толщ на севере Урала, что имеет важное значение для понимания докембрийской истории развития Уральского литосферного сегмента в целом.

Цель работы. Реконструкция вещественного состава, геодинамических обстановок образования и условий метаморфизма базитов харбейского метаморфического комплекса. Для достижения цели решались следующие задачи: изучение петрографического состава метабазитов и вмещающих их пород; изучение химического состава метабазитов с применением силикатных, рентге-нофлуоресцентных, нейтроно-активационных и рентгенорадиометрических анализов для восстановления их первичной природы и геодинамических обстановок образования; изучение минерального состава метабазитов и химических составов породообразующих минералов для определения условий метаморфизма пород харбейского комплекса.

Фактический материал. В основу диссертации положены полевые материалы автора, собранные за период 2004—2005 гг. Выполнено 65 силикатных и рентгенофлуоресцентных анализов в ИГ Коми НЦ УрО РАН, 15 нейтроно-активационных и 15 рентгенорадиометрических анализов в Институте геохимии и аналитической химии РАН. Изучение химического состава породообразующих минералов производилось на сканирующем электронном микроскопе JSM-6400, сопряженном с рентгеноспектральным микрозондовым анализатором, в ИГ Коми НЦ УрО РАН (120 анализов). Возрастные датировки по амфиболитам получены с помощью рубидий-стронциевого метода в ИГ Коми НЦ УрО РАН на масс-спектрометре МИ-1201Т (7 анализов).

страненными в шельфовых областях задуговых бассейнов, с умеренно-обогащенными толеитами, а также образованиями, близкими к базальтам N-MORB. Выявлены основные этапы эволюции метаморфизма пород и закономерности проявления метаморфических процессов во времени и пространстве. Установлено, что структурно-текстурные особенности метабазитов и вариации их минерального состава не связаны с геодинамическими обстановками образования пород. Причины этих различий вторичны: они обусловлены наложенными процессами метаморфизма и деформации. Предложена геодинамическая модель формирования метабазитов харбейского комплекса.

Практическая ценность. Результаты исследований по харбейскому метаморфическому комплексу могут быть использованы при проведении геологосъемочных, тематических и поисковых работ на Полярном Урале.

Защищаемые положения.

1. Протолитами метабазитов харбейского комплекса являются ортопороды основного состава и продукты кор выветривания по основным и ультраосновным магматитам. Среди них преобладают аповулканогенные образования.

2. Протолиты метабазитов харбейского комплекса сформировались в краевой части древней платформенной области в континентальной обстановке и условиях окраинного моря.

3. Породы харбейского комплекса испытали полиметаморфизм. Ранний этап регионального метаморфизма отвечал высоким ступеням амфиболитовой фации умеренных давлений. Последующие процессы метаморфизма амфиболитовой, эпидот-амфиболитовой и зеленосланцевой фаций носили дислокационный характер и проявились локально.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения. Она изложена на 150 страницах текста и сопровождается 41 иллюстрациями и 13 таблицами. Список литературы включает 109 наименований.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента» (Сыктывкар, 2007,2009), XVII молодежной научной конференции «Геология, полезные ископаемые и геоэкология северо-запада России» (Петрозаводск, 2006), VII международной научной конференции «Севергеоэкотех» (Ухта, 2006), международной молодежной научной конференции «Ломоносов-2006» (Москва, 2006), III Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2006), международной научной конференции «Геодинамика формирования подвижных поясов земли» (Екатеринбург, 2007). По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе статья в рецензируемом журнале из списка, рекомендованного ВАК и глава в коллективной монографии.

Автор выражает глубокую признательность за ценные советы и практическую помощь в процессе подготовки диссертации д. г.-м. н. профессору А. М. Пыстину. Автор также выражает огромную благодарность д. г.-м. н. В. И. Си-

лаеву, к. г.-м. н. И. И. Голубевой, А. А. Соболевой, К. В. Куликовой и Т. П. Майоровой за помощь и советы, научным сотрудникам А. В. Панфилову, А. С. Вшивцеву, К. С. Нейман за содействие при сборе каменного материала, Г. А. Панфиловой за изготовление шлифов, В. Н. Филлипову, В. Л. Андреичеву. С. Т. Неверову и Т. Н. Тарасовой за проведение различных анализов. Автор благодарит руководство Института геологии Коми НЦ УрО РАН за возможность проведения полевых работ и лабораторных исследований, а также заведующего кафедрой геологии Сыктывкарского государственного университета академика Н. П. Юшкина за поддержку.

Глава 1. История геологического изучения харбейского метаморфического комплекса

В главе в хронологическом порядке представлен обзор основных работ по геологическому строению харбейского метаморфического комплекса и его обрамления, начиная с результатов исследований первой половины прошлого столетия. Изучением геологии района в разные годы занимались О. О. Бак-лунд, А. Н. Заварицкий, А. В. Хабаков, К. И. Постоев, К. Г. Войновский-Кри-гер, Г. П. Софронов, Н. А. Сирин, Ю. Е. Молдаванцев, А. С. Перфильев, Н. П. Херасков, Т. К. Кожина, М. Е. Раабен, В. Я. Устинов, М. В. Бунин, К. Н. Прохоров, А. В. Цымбалюк,

А. Н. Белоусов, В. А. Чепкасов, С. Г. Караченцов, Ю. Н. Никитин, В. Н. Охотников, В. Н. Воронов, Л. Л. Подсосова О. Н. Грязнов, В. А. Душин, В. В. Бабенко, В. В. Бутин, И. Н. Панин, Г. А. Кейльман, А. К. Афанасьев, Д. Н. Литошко, А. М. Пыстин, И. И. Голубева, О. В. Удоратина, В. И. Кузнецов и другие исследователи.

Существующая в настоящее время схема стратиграфии рассматриваемой территории была принята в 1991 г. IV Уральским межведомственным стратиграфическим совещанием в г. Свердловске (ныне Екатеринбург). В соответствии с этой схемой в составе харбейского метаморфического комплекса выделяются снизу вверх марункеуская, лаптаюганская, ханмейхойская и париквасьшор-ская свиты раннепротерозойского возраста.

Глава 2. Геологическое строение северной части Полярного Урала

В структурном плане в северной части Урала выделяются Западно-Уральская и Центрально-Уральская тектонические зоны, отвечающие палеоконтинен-тальной области, и Восточно-Уральская тектоническая зона, включающая па-леоокеаническую область. Нижнепротерозойские образования харбейского комплекса и обрамляющие их среднерифейские отложения няровейской серии относятся к Центрально-Уральской зоне. Нижнепротерозойские глубокомета-морфизованные породы обнажаются в двух тектонических блоках: Харбейс-

ком (лаптаюганская, ханмейхойская и париквасьшорская свиты) и Марункеус-ком (марункеуская свита). Работами В. А. Душина и др. (1983, Душин, 1997), В. И. Ленных (1984), А. М. Пыстина (1994) показано, что породы Харбейского и Марункеуского блоков сформировались в принципиально разных геодинамических обстановках (амфиболиты лаптаюганской и ханмейхойской свит соответствуют континентальным, а эклогиты и амфиболиты марункеуской свиты - океаническим образованиям) и должны рассматриваться как самостоятельные структурные единицы в ранге метаморфических комплексов, соответственно, харбейского и марункеуского. Считая данную точку зрения вполне обоснованной, в настоящей работе мы ограничились характеристикой метабазитов Харбейского блока.

Гпава 3. Особенности строения и геологические взаимоотношения пород харбейского метаморфического комплекса

Харбейский метаморфический комплекс (в понимании В. А. Душина, В. И. Ленных, А. М. Пыстина и др.) слагает одноименный тектонический блок, имеющий форму неправильного четырехугольника площадью около 1500 кв. км (рис. 1). Комплекс расположен в южной части одноименной антиклинальной структуры. В пределах харбейского комплекса основными структурными элементами являются две крупные брахиантиклинальные купольные складки (Ев-Юганская и Лапта-Юганская), между которыми заключена париквасьшорская синклиналь. Взаимоотношения с окружающими отложениями тектонические. Рассматриваемый комплекс характеризуется северо-западным структурным планом резко дискордантным как по отношению к границе няровейской серии, так и в целом структурам уралид. Комплекс слагают три свиты раннепротеро-зойского возраста (снизу вверх): лаптаюганская, ханмейхойская и париквасьшорская.

С целью изучения вещественного состава и установления геологических взаимоотношений пород изучаемого комплекса нами были намечены опорные участки и детально задокументированы естественные обнажения вдоль р. Б. Харбей, М. Харбей, по руч. Скалистый, Ольховый и Амфиболитовый. Все обнажения, в которых вскрыты представительные разрезы метабазитов, относятся к ханмейхойской свите.

На юго-востоке района работ в нижнем течении р. Б. Харбей распространены массивные и слабосланцеватые равномернозернистые амфиболиты. Они слагают пласты мощностью от 1 до 100 м, переслаивающиеся с биотитовыми, гранат-биотитовыми, амфибол-гранат-биотитовыми плагиогнейсами мощностью до 50 м. Амфиболиты состоят в основном из амфибола и плагиоклаза. Контакты между породами четкие, выражены отдельностью. Амфиболиты нередко прорываются прожилками кварц-альбитового, микроклин-кварц-альби-

Рис. 1. Схематическая геологическая карта харбейского метаморфического комплекса. Условные обозначения по (Кейльман и др., 1973, с исправлениями): 1 — гииербазиты Сыум-Кеу (02); 2 — отложения палеозоя (Рг); 3 — няровейская серия — ^(зеленые сланцы, кварциты, мрамора); 4—5 — харбейский метаморфический комплекс (РЯ,): 4 — париквасьшорская свита (слюдяные, амфибол-слюдяные высокоглиноземистые гнейсы, дистен-ставролит-гранатовые сланцы); 5 — хнмейхойская и лалтаюганская свиты нерасчлененные (амфиболиты, плагиогнейсы и линзы слюдистых мраморов); 6 — гнейсо-граниты; 7 — геологические границы: а — нормальные геологические границы: б — тектонические границы; 8 — элементы залегания сланцеватости и полосчатости

тового, эпидотового состава, а также пегматитовыми жилами. Вдоль жил амфиболиты биотитизированы.

Вверх по течению р. Б. Харбей (р. М. Харбей, р. Скалистый) породы отличаются сильной рассланцованностью. Амфиболиты имеют серую, зеленовато-серую и черную окраску в зависимости от количества плагиоклаза и содержания тех или иных второстепенных минералов. Мощность их варьируется от нескольких десятков сантиметров до десятков метров. Отмечаются плойчатые, полосчатые текстуры, порфиробластовые структуры. Наблюдается разнообразный минеральный состав как амфиболитов, так и плагиогнейсов. В амфиболитах появляется гранат, клиноцоизит, биотит, хлорит. Плагиогнейсы имеют слюдистый состав с присутствием граната, клиноцоизита и хлорита. Контакты между породами четкие, выражены отдельностью.

В целом, метабазиты харбейского комплекса представлены в основном пла-стообразными телами. Они имеют различную степень рассланцованности: от массивных образований до сланцев и различный минеральный состав. Распространение сланцеватых разновидностей амфиболитов и амфиболсодержащих

сланцев контролируется локальными зонами, имеющими преимущественно северо-западную ориентировку.

Глава 4. Петрографическая характеристика пород

Амфиболиты по текстурным особенностям разделяются на массивные, слабосланцеватые и сланцеватые разновидности.

Массивные и слабосланцеватые амфиболиты имеют нематогранобластовую структуру. Иногда в них наблюдается полосчатость, обусловленная неравномерным распределением светлых и темных минералов. Породы состоят в основном из темно-зеленого амфибола и олигоклаза, редко андезина. В качестве второстепенных минералов встречаются единичные зерна клиноцоизита, калиевого полевого шпата и кварца. Рудные минералы представлены рутилом, ильменитом, халькопиритом, пиритом и магнетитом, акцессорные минералы — титанитом, апатитом и цирконом. Местами амфиболиты биотитизированы, хлоритизированы и эпидотизированы. В слабосланцеватых амфиболитах по сравнению с массивными разновидностями отмечается повышенное содержание второстепенных минералов.

Сланцеватые амфиболиты имеют порфиробластовые, гранонематобласто-вые, лепидонематогранобластовые структуры и состоят в основном из голубовато-зеленого или светло-зеленого амфибола и альбита. В зависимости от содержания тех или иных второстепенных минералов они представлены кварцевыми, кварц-клиноцоизитовыми, клиноцоизит-гранат-кварцевыми, клиноцои-зитовыми, биотит-клиноцоизит-кварцевыми, гранат-клиноцоизит-биотит-мус-швитовыми, гранат-клиноцоизит-хлоритовыми и другими разновидностями. В качестве рудных минералов встречаются рутил, ильменит, магнетит и пирит, акцессорных — титанит и циркон. Порфиробласты альбита и биотита с многочисленными включениями породообразующих минералов являются, скорее всего, метасоматическими выделениями. Хлорит и мусковит часто развиваются поперек сланцеватости и замещают гранат и амфибол, что указывает на их позднее образование.

Сланцы представлены амфиболовыми, хлорит-амфиболовыми, кварц-ам-фиболовыми, клиноцоизит-альбит-хлорит-амфиболовыми и глаукофансодер-жащими разновидностями. Рудными минералами являются магнетит, рутил и пирит, акцессорными — титанит.

Изучение петрографических особенностей пород свидетельствует, что существует определенная связь между минеральным составом и текстурными особенностями метаморфитов. Массивные разновидности амфиболитов имеют наиболее простой минеральный состав: они сложены в основном амфиболом и плагиоклазом. Список остальных минералов невелик и встречаются они в небольших количествах. Наибольшее минеральное разнообразие характерно для амфиболсодержащих сланцев. Здесь наряду с амфиболом и плагиоклазом

в значительных количествах могут присутствовать гранат (до 10 %), кварц (до 25 %), хлорит (до 25 %), клиноцоизит (до 15 %), мусковит (до 40 %). В различной степени рассланцованные амфиболиты содержат промежуточное между массивными разновидностями и сланцами количество второстепенных минералов. Состав плагиогнейсов обнаруживает отчетливую зависимость от состава ассоциирующих с ними амфиболитов. Так в ассоциации с массивными и слабосланцеватыми амфиболитами плагиогнейсы слабо разгнейсованы и на 80—90 % состоят из плагиоклаза и кварца. Темноцветные минералы в них представлены амфиболом (до 10 %) и биотитом (до 20 %), редко гранатом (до 8 %). Содержание других минералов не превышает 5 %. В ассоциации со сланцеватыми амфиболитами и сланцами в плагиогнейсах в их темноцветной составляющей наряду с амфиболом, биотитом и гранатом в переменных количествах присутствуют клиноцоизит (до 15 %) и мусковит (до 5 %). Эти плагиогнейсы отличаются также сильной рассланцованностью.

Состав минералов, судя по их оптическим свойствам, также обнаруживает связь с текстурными особенностями пород. Так в массивных амфиболитах амфибол плеохроирует преимущественно в густых зеленых тонах и ассоциируется с андезином или олигоклазом. В слабосланцеватых амфиболитах цветовой спектр амфиболов увеличивается: здесь наряду с амфиболами, плеохроирую-щими в густо-зеленых тонах, появляются амфиболы с зеленым и желтовато-зеленым плеохроизмом. Плагиоклаз в этих породах имеет более кислый состав и представлен в основном олигоклазом. В сланцеватых амфиболитах и сланцах преобладают амфиболы, плеохроирующие в светло-зеленых и голубовато-зеленых тонах, плагиоклаз по составу отвечает альбиту.

Во всех описанных выше амфиболсодержащих породах альбит, мусковит и хлорит обнаруживают признаки поздней кристаллизации. Альбит часто образует таблитчатые кристаллы и порфирорбласты, содержащие включения амфибола, граната и эпидота. Хлорит и мусковит могут обособляться в отдельные прослои и развиваются поперек сланцеватости.

Поздний минеральный парагенезис явно сформировался в динамической обстановке. На это кроме текстурных особенностей пород (сланцеватости) указывает ассоциация с ними глаукофансодержащих сланцев. Возможно, в развитии процессов динамического метаморфизма существует определенная пространственная унаследованность. Этим можно объяснить постоянную ассоциацию минералов позднего парагенезиса с гранатом.

Глава 5. Химический состав пород и геодинамические обстановки

их образования

5.1. Петрохимия пород и геодинамические следствия

Предшественники метабазиты харбейского комплекса относили к орто- и параамфиболитам, а биотитовые и двуслюдяные гнейсы — к терригенным об-

разованиям (Ю. Ю. Эрвье, 1964 г., Исхаков и др., 1980; Душин и др., 1983; Душин, 1997; А. К. Афанасьев, 1980 г.).

По диаграмме А. А. Предовского (1970) амфиболиты и большинство амфи-боловых сланцев относятся к базитам. Хлорит-альбит-амфиболовые и клино-цоизит-хлорит-амфиболовые сланцы обнаруживают сходство с продуктами выветривания основных и ультраосновных пород. От близких по количеству кремнезема осадочных метатерригенных пород изучаемые метабазиты отличаются повышенным содержанием оксидов магния, кальция, а также пониженным — оксидов калия и редких элементов (бария, цезия, рубидия, лантана, церия, ниодимия, тория, циркония и урана). По химическому составу породы схожи с базальтами.

По петрохимическим характеристикам А. Н. Неелова (1980) большинство амфиболитов и амфиболовых сланцев относятся к калиево-натриевым и натриевым умереннощелочным базальтам раннедокембрийских зеленокаменных поясов, а также к базальтам и андезибазальтам траппов древних и молодых платформ. Плагиогнейсы обнаружили сходство с полимиктовыми алевролитами, граувакковыми алевролитами, глиноземистыми граувакками и туффитами основного состава. Залегание амфиболитов и амфиболовых сланцев в виде пластов среди плагиогнейсов, четкие границы между ними, отсутствие секущих контактов позволяют отнести метабазиты харбейского комплекса к вулканогенным образованиям.

Принимая во внимание то, что титан является одним из наиболее инертных элементов при метаморфизме, а его содержание в метабазитах является чутким индикатором геодинамических обстановок формирования пород, мы разделили амфиболсодержащие породы на низко- (до 1.2 % ТЮ2), умеренно- (1.2— 1.5 % ТЮ2) и высокотитанистые (более 1.5 % ТЮ2) разновидности.

Массивные и слабосланцеватые амфиболиты четко разделились на низко- и высокотитанистые. Содержание кремнезема в этих породах варьирует от 48.19 до 54.22 %. В основном они являются натриевыми и калиево-натриевы-ми, низко- и умеренноглиноземистыми породами. На диаграмме Na20+K20 -Si02 точки составов рассматриваемых амфиболитов занимают область толеи-товых и субщелочных базальтов. Повышенная щелочность пород связана, скорее всего, с приносом калия. На диаграммах AFM и FeO / MgO - Si02 точки составов амфиболитов занимают поля толеитовой и известково-щелочной серий, тяготея к первой. На идентификационных диаграммах, позволяющих реконструировать геодинамические обстановки, точки составов пород расположились в области базальтов континентальных рифтов и островных дуг.

Сланцеватые амфиболиты. Среди сланцеватых амфиболитов выделяются низко-, умеренно- и высокотитанистые разновидности. Низкотитанистые сланцеватые амфиболиты содержат от 0.22 до 1.01 % оксида титана. В породах наблюдается большой разброс содержаний кремнезема от 49.93 до 58.69 %, что позволяет их отнести к базальтам и андезибазальтам. По содержанию ок-

сида алюминия и натрия они принадлежат высокоглиноземистым и натриевым образованиям. По соотношению FeO / MgO - Si02, Na20+K20 - Si02 данная группа пород относится к известково-щелочной серии нормальной щелочности. На идентификационных диаграммах фигуративные точки составов пород находятся в полях базальтов срединно-океанических хребтов и островных дуг.

Умереннотитанистые сланцеватые амфиболиты содержат от 1.24 до 1.49 % оксида титана. Содержание оксида кремнезема варьирует от 46.14 до 52.87 %. Эти амфиболиты являются натриевыми низкоглиноземистыми толеитами. На идентификационных диаграммах точки составов пород располагаются в различных полях геодинамических обстановок, большинство из которых тяготеют к базальтам островных дуг и срединно-океанических хребтов.

Высокотитанистые сланцеватые амфиболиты имеют содержания оксида титана от 1.53 до 2.59 %, оксида кремнезема от 43.47 до 57.66 %. Они относятся к низко- и умеренноглиноземистым, калиево-натриевым и натриевым породам. Описываемые породы являются толеитами нормальной щелочности. На идентификационных диаграммах они занимают поля различных геодинамических обстановок, но большинство точек тяготеют к континентальным образованиям.

Амфиболовые сланцы по содержанию оксида титана разделились на низко-, умеренно- и высокотитанистые.

Низкотитанистые амфиболовые сланцы с содержаниями ТЮ2 от 0.06 до 1.05 % являются высоко- и низкоглиноземистыми натриевыми и калиево-на-триевыми образованиями. Для некоторых разновидностей пород характерно повышенное содержание кремнезема и кальция, пониженное — натрия, калия и окисного железа. По соотношению FeO / MgO - Si02 породы схожи с извес-тково-щелочными вулканитами и толеитами. На идентификационных диаграммах они попадают в поле базальтов островных дуг и океанических хребтов.

К умереннотитанистым породам был отнесен глаукофансодержащий сланец с содержанием ТЮ2— 1.29 %. По составу он отвечает низко глиноземистым толеитам. На идентификационных диаграммах сланец обнаруживает сходство с образованиями островных дуг и океанических вулканитов.

Высокотитанистыми являются преимущественно амфиболовые сланцы. Содержания оксида титана в них колеблются от 1.75 до 2.03 %, а оксида кремния 41.2—48.92 %. Для них характерно несколько повышенное содержание закисного и окисного железа, а также кальция. Породы относятся к натриевым низкоглиноземистым толеитам и субщелочным образованиям. На идентификационных диаграммах они тяготеют к области континентальных и океанических базальтов.

В результате петрохимического изучения метабазитов харбейского комплекса можно отметить, что они разделяются на толеитовую и известково-ще-лочную серии. Наблюдается сходство низкотитанистых известково-щелочных амфиболитов и сланцев преимущественно с базальтами срединно-океаничес-

ких хребтов и островных дуг, а высокотитанистых толеитов с континентальными и океаническими вулканитами.

Структурно-текстурные особенности метабазитов и вариации их минерального состава не связаны с геодинамическими обстановками образования пород. Причины этих различий вторичны: они обусловлены наложенными процессами метаморфизма и деформации. Тем не менее, наложенные процессы не стирают первичные соотношения петрогенных элементов: во всех группах метабазитов реконструируются континентальные и океанические образования.

5.2. Геохимические особенности и геодинамические обстановки образования метабазитов

В результате анализа геохимических данных в пределах харбейского комплекса выделены несколько типов метабазитов, отличающихся, прежде всего, содержанием и распределением РЗЭ.

Первая группа пород, распространенная в низах разреза ханмейхойской свиты (руч. Амфиболитовый), наиболее дифференцирована, обогащена легкими редкоземельными элементами в 40—60 раз относительно хондрита, а содержание тяжелых элементов превышает хондритовые в 10—20 раз. Наблюдается европиевая аномалия и повышенные содержания стронция, рубидия, тантала, ниобия (рис. 2, а). Такое соотношение элементов сближает эти метабази-ты с континентальными рифтогенными толеитами, с наиболее обогащенными океаническими толеитами Е-МСЖВ, а также с платобазальтами, распространенными в шельфовых областях окраинных и внутренних морей (Фролова, 2001). В первую группу попали умереннотитанистые и высокотитанистые сланцеватые и массивные амфиболиты, а также низкотитанистый амфиболит, относящийся к известково-щелочной серии.

Выше по разрезу ханмейхойской свиты отмечается обогащение метабазитов легкими редкоземельными элементами и обеднение тяжелыми в 40—60 и 10—15 раз выше хондритовых, соответственно. На спайдер-диаграммах видны повышенные содержания в изучаемых породах относительно базальтов 14-МСЖВ стронция, бария и тория и низкие содержания тантала (рис. 2, б). Подобное распределение элементов сближает эти породы с образованиями островных дуг и умеренно-обогащенных толеитов окраинных морей (Фролова, Бурикова, 1997). Последние отличаются от островодужных толеитов повышенным содержанием легких редкоземельных элементов, тантала, ниобия и титана. Учитывая эти особенности, метабазиты второй группы относятся к умеренно-обогащенным толеитам окраинных морей. В эту группу пород попадают массивные и сланцеватые высокотитанистые толеитовые амфиболиты.

Третья группа пород, распространенная в верхах разреза ханмейхойской свиты, характеризуется пологим спектром распределения редкоземельных элементов, нормализованных относительно хондрита, и превышающих хондри-

товые в 10—15 раз (рис. 2, в). Отношение Ьа / УЬ варьирует от 1.6 до 2.6. На спайдер-диаграммах наблюдается обогащение пород литофильными элементами с крупными ионными радиусами и некоторое обеднение элементами с высокой силой поля. Четкий танталовый минимум, характерный для острово-дужных базальтов, не отмечается. Содержания тантала пониженные, близкие к содержанию в N-MOR.Fi, что больше сближает данные метабазиты с базальтами окраинных морей. К этой группе пород относятся сланцеватые и массивные высокотитанистые амфиболиты и низкотитанистый амфиболит известко-во-щелочного ряда.

Таким образом, результаты геохимических исследований метабазитов хар-бейского комплекса указывают на то, что здесь совмещены породы, характерные для платформенных обстановок и окраинных морей. Намечается временной ряд магматических образований, соответствующий стадиям эволюции морских впадин. Наиболее ранние вулканиты представлены платобазальтами (метабазиты первой группы), представляя продолжение их ареалов в краевые части впадин окраинных морей. Умеренно-обогащенные толеитовые базальты (метабазиты второй группы) широко распространены в котловинах морей. Эта серия преимущественно развита на субконтинентальной или субокеанической коре, часто перекрыта осадками или более молодыми базальтами океаничес-

кого типа. Толеитовые базальты, характеризующие третью группу метабази-тов, широко распространены в котловинах морей.

Результаты геохимических исследований с учетом геологических, петрографических и петрохимических данных дают основание для интерпретации харбейского комплекса как фрагмента краевой части палеоконтинентальной области. В пределах изученной части харбейского комплекса намечается тенденция смены пород от платобазальтов до истощенных окраинно-морских вулканитов с северо-востока на юго-запад.

Глава 6. Минералогическая характеристика и термодинамические условия образования метабазитов харбейского комплекса

Амфибол — основной минерал, встречающийся во всех изученных мета-базитах харбейского комплекса. По окраске можно выделить зеленые, голубовато-зеленые, зеленовато-голубые амфиболы с четким плеохроизмом, встречающиеся в массивных, сланцеватых амфиболитах и амфиболовых сланцах, а также светло-зеленые и слабо зеленые амфиболы без плеохроизма, встречающиеся в основном в амфиболовых сланцах. Изучаемые минералы относятся к кальциевым амфиболам, причем зеленые, голубовато-зеленые и светло-зеленые амфиболы принадлежат ряду паргасит-феррогастингсит по схеме У. А. Дира и др. (1965) и ряду чермакит-паргасит согласно классификации В. Е. Leake (1997), а слабо-зеленые амфиболы и голубовато-зеленые амфиболы, распространенные в бассейне руч. Скалистого—ряду обыкновенной роговой обманки.

В изученных нами пробах максимальное содержание оксида титана (0.8— 1.21 %) наблюдается в зеленых амфиболах массивных и слабосланцеватых амфиболитов. В голубовато-зеленых амфиболах сланцеватых амфиболитов содержание ТЮ2ниже (0.19—0.83 %), в светло-зеленых минералах содержание этого компонента составляет 0.38—0.53 %, в голубовато-зеленых роговых обманках руч. Скалистого колеблется от 0.16 до 0.26 % и приближается к нулю в слабо зеленых амфиболах клиноцоизит-хлорит-амфиболовых сланцев. Тенденция распределения алюминия в четверной координации и натрия та же, что и титана. Что же касается алюминия в шестерной координации, то его количество выше в голубовато-зеленых амфиболах сланцеватых амфиболитов, чем в амфиболах из массивных пород. Из этого следует, что массивные амфиболиты сформировались при более низких давлениях, чем сланцеватые мафиты, что и отразилось на текстурных особенностях пород. На идентификационных диаграммах Na+K - Al4, Al6+Fe3+Ti - Al4, Al6 - Al4 фигуративные точки составов зеленых, голубовато-зеленых и светло-зеленых амфиболов из амфиболитов и альбит-кварц-амфиболового сланца попадают в область гранулитовой и амфи-болитовой фаций метаморфизма, а точки составов голубовато-зеленых амфиболов из пород руч. Скалистого и слабо зеленых амфиболов из клиноцоизит-

хлорит-амфиболового сланца в область амфиболитовой и эпидот-амфиболито-вой фаций метаморфизма.

Таким образом, можно привести ряд амфиболов и соответственно амфи-болсодержащих пород, показывающих их образование при последовательном понижении температуры: зеленый амфибол—голубовато-зеленый амфибол — светло-зеленый амфибол — голубовато-зеленый амфибол руч. Скалистого — слабо зеленый амфибол, массивный амфиболит — сланцеватый амфиболит — кварц-альбит-амфиболовый сланец— сланцеватый амфиболит руч. Скалистого — клиноцоизит-хлорит-амфиболовый сланец.

Гранаты встречаются в основном в сланцеватых амфиболитах и некоторых сланцах. По составу эти минералы относятся к высококальциевым пироп-альмандинам. Изученные нами гранаты из амфиболитов харбейского комплекса не обнаруживают четкой зональности в составе. Фигуративные точки составов гранатов располагаются в пределах амфиболитовой фации метаморфизма (Другова, 1973) или пересекают линии ограничения между амфиболитовой, гранулитовой и эпидот-амфиболитовой фациями (Фации.., 1969).

Плагиоклаз в массивных амфиболитах ассоциирует с зеленым амфиболом и представлен олигоклазом с содержанием анортитового компонента от 16 до 24 % и редко андезином. В сланцеватых амфиболитах он представлен альбитом и ассоциируется с голубовато-зеленым амфиболом и клиноцоизитом. В условиях амфиболитовой фации образуются плагиоклазы любого состава кроме, по-видимому, чистых альбитов. Но при повышении давления содержание анортитового компонента в плагиоклазах при тех же температурах снижается (Фации.., 1969). Учитывая вышесказанное, можно предположить, что сланцеватые амфиболиты образовались при более низкой температуре, но более высоком давлении по сравнению с массивными породами.

Хлорит в пределах харбейского комплекса встречается в сланцеватых амфиболитах. Хлорит развивается в основном по амфиболу и гранату. Он имеется также во многих сланцах, где ассоциирует с роговой обманкой (актиноли-том), клиноцоизитом, альбитом и мусковитом.

Петрографические исследования и изучение химического состава основных породообразующих минералов из метабазитов харбейского комплекса позволили выделить парагенезисы минералов, принадлежащие определенным фациям метаморфизма: амфибол-андезин, амфибол-олигоклаз, амфибол-гранат-альбит (амфиболитовая фация); амфибол- гранат-клиноцоизит-альбит, ак-тинолит-клиноцоизит-хлорит (эпидот-амфиболитовая фация); клиноцоизит-хлорит-мусковит-альбит (зеленосланцевая фация).

В таблице приведены рассчитанные значения температур и давлений по разным минеральным парам. Температуры образования массивных амфиболитов, вычисленные по паре амфибол-олигоклаз (465—570°), на наш взгляд занижены. Если считать, что Р-Т условиям формирования этих пород отвечает парагенезис амфибол (чермакит-паргаситового ряда) — андезин (встречается

в реликтах), температура метаморфизма может превышать 700°. Температуры, полученные по амфибол-гранатовому геотермометру, по-видимому, более реалистичны и, скорее всего, отражают термические условия образования гранат-содержащих метабазитов (600°). Вычисленные значения давлений по геобарометру Г. Б. Ферштатера (1990) подтверждают высказанное выше предположение о формировании сланцеватых разновидностей метабазитов в условиях относительно высоких давлений (полученные значения — 11—12 кбар.). Массивные амфиболиты образовались при давлении 7—8 кбар, слабосланцеватые — 9—10 кбар. Схожие значения давлений (см. табл.) получены и по содержанию глинозема в роговой обманке (Но1Нз1ег й а1., 1987).

Термодинамические параметры образования амфиболитов харбейского комплекса

№ п/п 1 2 3

№ образца Х-13-1 Х-12-5 Х-18-1 Х-112-4 Х-16-10 Х-100-6 Х-107-01

490 570 600 500 590 550 450

480 540 580 470 550 510 420

470 530 550 530 480 380

Р, а 7—8 9—10 11—12

кбар б 6—7 7—9 9—11

Примечание: Образцы: 1 — массивные амфиболиты, 2 — слабосланцеватые амфиболиты, 3 — сланцеватые амфиболиты. Температуры вычислены по плагиоклаз-амфи-боловому (1,2) и гранат-амфиболовому (3) геотермометрам Л. Л. Перчука (1970), давления определены по геобарометрам: а — Г. Б. Ферштатера (1990), б — Ь. 8. НоП^ег ега1. (1987).

Из вышеизложенного следует, что метабазиты харбейского комплекса испытали многочисленные метаморфические преобразования. Наиболее ранние из них представлены продуктами метаморфизма амфиболитовой и пограничной с ней гранулитовой фаций. Дальнейшее изменение пород происходило в локальных динамически напряженных зонах на фоне повышения давления и снижения температуры (метаморфизм низких ступеней амфиболитовой и эпи-дот-амфиболитовой фаций). Следующий этап метаморфизма, протекавший в условиях низких ступеней эпидот-амфиболитовой фации, также носил локальный характер. Еще более локализованы были процессы позднего зеленослан-цевого метаморфизма. На этом этапе интенсивному преобразованию были подвержены породы только вдоль тектонических нарушений и вблизи тектонических ограничений Харбейского блока.

Глава 7. Условия образования метабазитов как отражение геологической истории развития Харбейского сегмента земной коры

Выше было сказано, что протолиты амфиболитов (преимущественно базальты) являются продуктами платформенных и окраинно-морских геодина-

мических обстановок. Ранние из установленных метаморфических парагене-зисов образовались после (или, скорее всего, в результате) пространственного совмещения платформенных и окраинно-морских породных ассоциаций, т. е. коллизии. Условия метаморфизма, судя по парагенезису (чермакит-паргасито-вый амфибол-андезин) и положению фигуративных точек амфиболов на фа-циальных диаграммах, соответствуют либо высоким ступеням амфиболитовой фации, либо пограничной с ней области гранулитовой фации. Р-Т условия метаморфизма: температура более 700°, давление 7—8 кбар. В других близких по составу и особенностям метаморфизма уральских комплексах ранний этап метаморфизма амфиболитовой фации высоких ступеней и гранитизации датируется интервалом 1.9—1.65 млрд лет назад (Пыстин, Пыстина, 2002). В породах харбейского комплекса также имеются возрастные определения, соответствующие этому интервалу.

Ю. И. Пыстина и А. М. Пыстин (2002) на основании находок в гнейсах харбейского комплекса цирконов «гранулитового» типа с возрастными датировками 2.1—1.9 млрд лет определяют условия раннего этапа метаморфизма пород, как соответствующие гранулитовой фации. Возможно этот этап метаморфизма, не фиксирующийся в парагенезисах породообразующих минералов, проявился раньше, т.е. является доколлизионным.

По нашим образцам Rb-Sr методом по породе получены два возрастных значения 1000±170 и 881±66 млн лет. Близкий возраст имеют цирконы так называемого «мигматитового» типа, отобранные из биотит-мусковитового плагиогней-са (951—852 млн лет, SIMS, Пыстина, Пыстин, 2002). В изученных нами мета-базитах интервал 1000—850 млн лет назад, скорее всего, фиксирует время проявления дислокационного метаморфизма с образованием гранатсодержащих па-рагенезисов. Условия этого этапа метаморфизма соответствуют низким ступеням амфиболитовой фации умеренно-высоких давлений и характеризуются максимальными температурами около 600° и давлением 11—12 кбар.

В метабазитах харбейского комплекса возрастной интервал 610—590 млн лет (SHRIMP-датировки по цирконам, Пыстин и др., 2009), вероятно, датирует процессы диафтореза эпидот-амфиболитовой фации. Появление более низких возрастных значений (489, 434, 336 млн лет, Литошко, 1988) связано с проявлением низкотемпературного диафтореза в условиях зеленосланцевой фации.

Можно предложить следующий сценарий геодинамического развития изученной нами территории. В раннем протерозое (2.1 млрд лет назад) в результате растяжения континентальной коры и формирования окраинного моря, а затем коллизии образовался Харбейский сегмент континентальной коры. Позднее на рубеже около 1.0 млрд лет назад повторные процессы рифтогенеза на относительно глубинных уровнях коры привели к рассланцеванию пород и кристаллизации в метабазитах гранатсодержащих парагенезисов. Метаморфизм эпи-дот-амфиболитовой фации связан с этапом развития тиманид-протоуралид, а

более низкотемпературные процессы метаморфического изменения пород — с формированием Уральской складчатой области.

Заключение

2. Массивные и слабосланцеватые амфиболиты сложены зеленым амфиболом и олигоклазом (или андезином). Сланцеватые амфиболиты состоят из голубовато-зеленого амфибола и альбита. В переменных количествах отмечаются гранат, клиноцоизит, биотит и другие минералы. Выходы сланцев имеют более ограниченное распространение относительно амфиболитов.

4. Метабазиты харбейского комплекса испытали региональный метаморфизм высоких ступеней амфиболитовой фации умеренных давлений (1.9—1.65 млрд лет назад в результате коллизии; Т — более 700°, Р — 7—8 кбар). Последующие метаморфические преобразования имели локальный характер и были обусловлены процессами тектоно-магматической активизации. Выделяются: дислокационный метаморфизм амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций умеренно-высоких давлений (1.0—0.88 млрд лет назад, Т — около 600°, Р —11—12 кбар), метаморфизм низких ступеней эпидот-амфиболитовой (0.66 млрд лет назад) и зеленосланцевой (менее 0.5 млрд лет назад) фаций.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Кузнецова (Уляшева) Н. С. Состав и условия формирования мафитов харбейского комплекса (Полярный Урал) // Литосфера, 2008. № 1. С. 51—65.

2. Нижнедокембрийские комплексы Тимано-Североуральского региона / А. М. Пыстин, Ю. И. Пыстина, Н. С. Кузнецова (Уляшева) и др. // Литосфера Тимано-Североуральского региона: геологическое строение, вещество, геодинамика. Сыктывкар: Геопринт, 2008. С. 7—24.

3. УляшеваН. С. Минералогический состав и термодинамические условия образования мафитов харбейского комплекса // Геология европейского севера России. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2009. Сб. 7. С. 51—61.

4. Кузнецова (Уляшева) Н. С. Геохимическая характеристика метабазитов харбейского гнейсо-мигматитового комплекса (Полярный Урал) // Геодинамика формирования подвижных поясов земли: Материалы Междунар. конф. Екатеринбург, 2007. С. 182—184.

5. Кузнецова (Уляшева) Н. С. Химические составы амфиболов, гранатов и плагиоклазов из мафитов харбейского комплекса (Полярный Урал) // Северге-оэкотех: Материалы VII Междунар. конф. Ухта, 2006. С. 256—260.

6. Кузнецова (Уляшева) Н. С., Панфилов А. В. Петрографическая характеристика пород ручья Няхарнеяшор (марункеуский комплекс, Полярный Урал) / / Севергеоэкотех: Материалы VII Междунар. конф. Ухта, 2006. С. 274—277.

7. Кузнецова (Уляшева) Н. С. Химические составы амфиболов и гранатов из мафитов харбейского комплекса // Ломоносов-2006: Материалы Междунар. конф. Москва, 2006. С. 91.

8. Кузнецова (Уляшева) Н. С. Реконструкция первичного состава пород харбейского комплекса (Полярный Урал) // Геология, полезные ископаемые и геоэкология северо-запада России: Материалы XVII конф., поев. К. О. Кратцу. Петрозаводск, 2006. С. 35—38.

9. Кузнецова (Уляшева) Н. С. Породы харбейского комплекса: петрологическое описание и первичный состав // Материалы III Сибирской Междунар. конф. молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск, 2006. С. 135—136.

10. Кузнецова (Уляшева) Н. С. Сравнительная характеристика гранатов и амфиболов из мафитов няртинского и харбейского комплексов // Молодежный вестник: Сб. науч. работ аспирантов и молодых ученых. Изд-во: СГУ, 2006. Вып. 3. С. 6—12.

11. Кузнецова (Уляшева) Н. С. Минералогические особенности мафитов харбейского комплекса // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Материалы 16-й конф.. Сыктывкар: Геопринт, 2007. С. 96—98.

12. Кузнецова (Уляшева) Н. С. Геодинамические обстановки образования метаморфических мафитов харбейского комплекса // Молодые — наукам о Земле: Материалы конф. М., 2008. С. 25.

13. УляшеваН. С. Геохимическая характеристика мафитов харбейского метаморфического комплекса // Структура, вещество, история литосферы Тима-но-Североуральского сегмента: Материалы 18-й конф. Сыктывкар: Геопринт, 2009. С. 171—177.

Тираж 110

Заказ 773

Издательско-информационный отдел Института геологии Коми НЦ УрО РАН 167982, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54. Эл. почта: geoprint@geo.komisc.ru

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Уляшева, Наталия Сергеевна

Введение

Глава 1. История геологического изучения харбейского метаморфического комплекса

Глава 2. Геологическое строение северной части Полярного Урала

2.1. Стратиграфия

2.2. Тектоника

2.3. Метаморфизм

Глава 3. Особенности строения и геологические взаимоотношения пород харбейского метаморфического комплекса

Глава 4. Петрографическая характеристика пород

Глава 5. Химический состав пород и геодинамические обстановки их образования

5.1. Петрохимия пород и геодинамические следствия

5.2. Геохимические особенности и геодинамические обстановки образования метабазитов

Глава 7. Условия образования метабазитов как отражение геологической истории развития Харбейского сегмента земной коры 131 Заключение 137 Литература

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Вещественный состав и условия образования метабазитов харбейского метаморфического комплекса"

Актуальность. Харбейский комплекс является наиболее крупным метаморфическим комплексом в северной части Урала. Он имеет форму неправильного четырехугольника площадью около 1500 км". Судя по положению комплекса в ядре Харбейской антиклинали, крылья которой сложены рифейскими толщами, слагающий комплекс породы имеют более древний возраст. Тем не менее, отсутствие надежных геохронологических данных оставляет место для различной оценки возраста метаморфитов: от раннего протерозоя до верхнего рифея и даже среднего палеозоя. Различные мнения высказываются и по поводу первичного состава метаморфических пород, условий их образования и последующего метаморфического изменения.

Среди метаморфитов харбейского комплекса наибольшим разнообразием в отношении минерального состава и структурно-текстурных особенностей выделяются породы основного ряда — метабазиты. В петрологической практике метабазиты успешно используются как индикаторные породы для установления геодинамических обстановок формирования вмещающих их толщ, определения фациальных условий метаморфизма и выявления последовательности проявления магматических и метаморфических процессов.

Изучение метабазитов харбейского комплекса позволило получить новые данные об условиях образования метаморфических толщ на севере Урала, что имеет важное значение для понимания докембрийской истории развития Уральского литосферного сегмента в целом.

Цель работы состояла в реконструкции вещественного состава, геодинамических обстановок образования и условий метаморфизма метабазитов харбейского метаморфического комплекса. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучение петрографического состава метабазитов и вмещающих их пород.

2. Изучение химического состава метабазитов с применением силикатных, рентгенофлуоресцентных, нейтроно-активационных и рентгенорадиометрических анализов для восстановления их первичной природы и геодинамических обстановок образования.

3. Изучение минерального состава метабазитов и химических составов породообразующих минералов для определения условий метаморфизма пород харбейского комплекса.

Фактический материал. В основу диссертации положены материалы автора, собранные за период 2004-2005 гг. Работы проводились в рамках тем «Геология метаморфических и сложнодислоцированных комплексов Тимано-Североуральского региона», «Литосфера Северо-Уральского региона: геологическое строение, вещество, геодинамика, минерагения». Выполнено 65 силикатных и рентгенофлуоресцентных анализов в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН, 15 нейтроно-активационных и 15 рентгенорадиометрических анализов в Институте геохимии и аналитической химии им В. И. Вернадского. Изучение химического состава породообразующих минералов производилось с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-6400, сопряженного с рентгеноспектральным микрозондовым анализатором в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН (120 анализов). Возрастные датировки по амфиболитам получены с помощью рубидий-стронциевого метода в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН на масс-спектрометре МИ-1201Т (7 анализов). В работе использованы опубликованные и фондовые рукописные материалы.

Научная новизна. Обоснована принадлежность метабазитов харбейского комплекса к базитам и продуктам кор выветривания по основным и ультраосновным магматическим породам. Установлено, что среди метабазитов преобладают аповулканогенные образования. Выявлена схожесть химических составов метабазитов с вулканитами окраинных морей: с платобазальтами, распространенными в шельфовых областях окраинно-морских бассейнов, с умеренно-обогащенными толеитами, а также с образованиями, близкими к базальтам N-MORB. Выявлены основные этапы метаморфизма пород и закономерности проявления метаморфических процессов во времени и пространстве. Установлено, что структурно-текстурные особенности метабазитов и вариации их минерального состава не связаны с геодинамическими обстановками образования пород. Предложена геодинамическая модель формирования метабазитов харбейского комплекса.

Практическая ценность. Результаты исследований харбейского метаморфического комплекса могут быть использованы при проведении геологосъемочных, тематических и поисковых работ на Полярном Урале, а также при подготовке курсов лекций для студентов Сыктывкарского государственного университета по предметам «Петрография», «Метаморфизм горных пород» и «Магматизм и геодинамика».

Защищаемые положения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения. Она изложена на 150 страницах и сопровождается 41

Заключение Диссертация по теме "Петрология, вулканология", Уляшева, Наталия Сергеевна

Результаты исследования заключаются в следующем:

1. Метабазиты харбейского комплекса представлены различными амфиболитами и сланцами, залегающими в виде пластов или толщ с мощностями от несколько сантиметров до сотни метров среди плагиогнейсов. Амфиболиты по текстурным признакам можно разделить на массивные, слабосланцеватые и сланцеватые разновидности. Массивные и слабосланцеватые амфиболиты распространены в юго-восточной части района работ, сланцеватые метабазиты наблюдались в центральной части харбейского комплекса вдоль р. Б. Харбей и ее притокам. На всей изученной территории сохраняется общее северо-западное простирание сланцеватости и отдельности пород с аз. пр. - 270-350°. Лишь на крайнем юго-востоке оно меняется на 10°.

2. Существует определенная связь между текстурными особенностями и минеральным составом метабазитов. Массивные и слабосланцеватые амфиболиты имеют нематогранобластовую равномернозернистую структуру и состоят в основном из зеленого амфибола и олигоклаза (редко андезина). В качестве второстепенных минералов встречаются единичные зерна клиноцоизита. Среди акцессорных минералов распространены титанит, апатит и циркон, а среди рудных - рутил, ильменит, халькопирит, пирит и магнетит. Нередко наблюдается биотитизация и хлоритизация пород.

Сланцеватые амфиболиты имеют полосчатую, плойчатую текстуру; порфиробластовую, пойкилобластовую, гранонематобластовую, лепидогранонематобластовую структуру и состоят из голубовато-зеленого амфибола и альбита. В зависимости от содержания тех или иных второстепенных минералов выделены кварцевые, кварц-клиноцоизитовые, клиноцоизит-гранат-кварцевые, клиноцоизитовые, биотит-клиноцоизит-кварцевые, кварц-мусковит-гранатовые, гранат-клиноцоизит-биотит-мусковитовые и т. д. разновидности сланцеватых амфиболитов. Акцессорный минерал представлен титанитом и цирконом, а рудный минерал — рутилом, ильменитом, магнетитом и пиритом. Породы альбитизированы и биотитизированы.

Выходы сланцев имеют более ограниченное распространение относительно амфиболитов. Среди сланцев встречаются преимущественно амфиболовые, хлорит-амфиболовые, кварц-амфиболовые, клиноцоизит-хлорит-альбит-амфиболовые и глаукофансодержащие разновидности.

3. По геологическим признакам и химическим особенностям амфиболиты и большинство сланцев имеют сходство с базальтами. По петрохимическим и геохимическим особенностям вулканиты отнесены в основном к образованиям окраинных морей, среди которых прослеживается временной ряд последовательного формирования этих пород. Платобазальты, характерные для краевых ареалов морей, образовались в результате растяжения континентальной коры (2.2-2.0 млрд лет назад). По времени они сменяются умеренно-обогащенными и обедненными вулканическими образованиями. В целом прослеживается смена от платобазальтов до истощенных окраинно-морских вулканитов с северо-востока на юго-запад. Наличие между ними дизъюнктивных нарушений может указывать на тектоническое смешение блоков (чешуй) горных пород, сформировавшихся на разных стадиях заложения окраинно-морского бассейна.

В целом харбейский комплекс интерпретируется нами как фрагмент краевой части древней континентальной области. Внешний облик и петрографические черты метабазитов полностью сформировались в результате последующих метаморфических и метасоматических изменений.

4. Метабазиты харбейского комплекса испытали региональный метаморфизм высоких ступеней амфиболитовой фации умеренных давлений (1.9-1.65 млрд лет назад в результате коллизии; Т - более 700°, Р - 7-8 кбар). Последующие метаморфические преобразования метабазитов имели локальный характер и были обусловлены процессами тектоно-магматической активизации. Выделяются: дислокационный метаморфизм амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фации умеренно-высоких давлений (1.0-0.88 млрд лет назад, Т - 600°, Р - 11-12 кбар), метаморфизм низких ступеней эпидот-амфиболитовой (0.66-0.55 млрд лет назад) и зеленосланцевой (менее 0.5 млрд лет назад) фаций. Два последних метаморфических события коррелируются с развитием тиманид-протоуралид и уралид. В это время харбейский метаморфический комплекс представлял собой пассивный жесткий блок; метаморфические изменения пород имели место только вдоль разрывных нарушений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Уляшева, Наталия Сергеевна, Сыктывкар

1. Баклунд О. О. Общий обзор деятельности экспедиции братьев Кузнецовых на Полярный Урал // Зап. Рос. акад. наук, т. 28, 1911.

2. Балашов Ю. А. Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 1976. 267 с.

3. Бородин Л. С. Геохимия главных серий изверженных пород. М.: Недра, 1981. 195 с.

4. Бутин В. В. Геология и условия формирования гнейсо-амфиболитового комплекса южной части Харбейского антиклинория. Автореф. дис. канд. геол.-мин. наук. Свердловск: СГИ 1973. 20 с.

5. Великославинский Д. А. Сравнительная характеристика регионального метаморфизма умеренных и низких давлений. Л.: Наука, 1972. 189 с.

6. Геология горнохадатинского заказника / В. А. Душин, С. Н. Попов, Л. Я. Островский, Н. Я. Гульбис, О. П. Сердюкова. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2001. 64 с.

7. Глазовская Л. И. Амфиболы метаморфических пород зерендинской и бектурганской серий (Центральный Казахстан) // Породообразующие минералы и их равновесия. Под ред. Л. Л. Перчука. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1979. 160 с.

8. Голубева И. И. Первичный состав и условия образования метаморфических пород париквасьшорского выступа // Магматиты и метаморфиты севера Урала и Тимана (Тр. Ин-та геологии Коми НЦ УрО АН СССР). Сыктывкар, 1991. С. 75-88.

9. Голубева И. И. Гранитоиды докембрийского харбейского комплекса (Полярный Урал) // Гранит-зеленокаменные системы архея и их поздние аналоги. Петрозаводск, 2009. С. 50-53.

10. Дир У. А., Хауи Р. А., Зусман Дж. Породообразующие минералы. Т. 1. М.: Мир, 1965.372 с.

11. Дир У. А., Хауи Р. А., Зусман Дж. Породообразующие минералы. Т. 2. М.: Мир, 1965. 406 с.

12. Добрецов И. Л., Соболев В. С., Хлестов В. В. Фации регионального метаморфизма умеренных давлений. М.: Недра, 1972. 288 с.

13. Добрецов Н. Л. Глобальные петрологические процессы. М.: Недра, 1981. 236 с.

14. Душин В. А., Макаров А. Б., Сычева Э. А., Р1схаков Р. А. О формационной принадлежности метаморфитов харбейского гнейсо-амфиболитового комплекса // Геология метаморфических комплексов. Межвуз. темат. сб. Свердловск: СГИ, 1983. С 83-90.

15. Душин В. А. Магматизм и геодинамика палеоконтинентального сектора севера Урала. М.: Недра, 1997. 213 с. ил.

16. Другова Г. М. Московчеико Н. И. Петрогенетическое значение гранатов Юго-Западного Памира // Докл. АН СССР, 1973. Т. 212, № 2. С. 463-466.

17. Заварнцкий А. Н. Перидотитовый массив Рай-Из на Полярном Урале. СПб., 1932.

18. Закруткин В. В. Об эволюции амфиболов при метаморфизме // Зап. ВМО, ч. 97, вып. 1, 1968 С. 13-23.

19. Зоненшайн Л. П., Кузьмин М. И. Палеогеодинамика. М.: Наука, 1992. 192 с.

20. Изучение различных вулканических ассоциаций геодинамических обстановок островных дуг. Методические рекомендации. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 1994. 68 с.

21. Кейпьман Г. А. Мигматитовые комплексы подвижных поясов. М.: Недра, 1974. 200 с.

22. Кейлъман Г. А., Бутин В. В., Подсосоеа Л. Л. и др. К вопросу о геологическом строении осевой зоны Полярного Урала: Тр. СГИ. Свердловск, 1973. Вып. 91. С. 5-10.

23. Костюк Е. А. Соболев В. С. Парагенетические типы амфиболов ряда роговая обманка-актинолит в метаморфических породах // Докл. АН СССР, 1965. Т. 164, №4.

24. Костюк Е. А. Статистический анализ и парагенетические типы амфиболов метаморфических пород. М.: Наука, 1970.

25. Кожина Т. К., Удовкина Н. Г. Доордовикские гранитные интрузии Приполярного и Полярного Урала // Геология и геохимия гранитных пород. М. 1965.

26. Краснобаев А. А. Циркон как индикатор геологических процессов. М.: Наука, 1986. 152 с.

27. Крылова М. Д., Галибин В. А., Крылов Д. П. Главные темноцветные минералы высокометаморфизованных комплексов: Справочное пособие. Л.: Недра. 1991. 350 с.

28. Кузьмин М. И. Геохимия магматических пород фанерозойских подвижных поясов. Новосибирск: Наука, 1985. 200 с.

29. Кузнецова Н. С. Геохимическая характеристика метабазитов харбейского гнейсо-мигматитового комплекса // Геодинамика формирования подвижных поясов. Материалы Междунар. науч. конф. Екатеринбург, 2007. С.182-185.

30. Кузнецова Н. С. Петрологическая характеристика мафитов харбейского комплекса (Полярный Урал) // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Информационные материалы 14-й науч. конф. Сыктывкар: Геопринт, 2005. С. 80-85.

31. Кузнецова Н. С. Химические составы амфиболов и гранатов из мафитов харбейского комплекса // Ломоносов-2006: Материалы Междунар. науч. конф. Москва, 2006. С. 91

32. Кузнецова Н. С. Породы харбейского комплекса: петрологическоеописание и первичный состав // Материалы III Сибирской Междунар. конф. молодых ученых. Новосибирск, 2006. С. 135-136.

33. Кузнегрва Н. С. Состав и условия формирования мафитов харбейского комплекса (Полярный Урал) // Литосфера, 2008. № 1. С. 51-65.

34. Легенда Полярноуралъской серии листов госгеолкарты 200 (новая серия). Шишкин М. А. и др. Воркута, 1988.

35. Ленных В. И. Доуралиды зоны сочленения Восточно-Европейской платформы и Урала // Метаморфизм и тектоника западных зон Урала: Сб. статей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1984. С. 21-41.

36. Ленных В. И. Метаморфические комплексы западного склона Урала // Доордовикская история Урала. Свердловск, 1980. С. 3-40.

37. Лик. Б. Э. Соотношение между составом известковых амфиболов и степенью метаморфизма. В кн.: Природа метаморфизма. М.: Мир, 1967. С. 311-320.

38. Литосфера Тимано-Североуральского региона: геологическое строение, вещество, геодинамика / Отв. редакторы: А. М. Пыстин, А. И. Антошкина, Л. В. Махлаев. Сыктывкар: Геопринт, 2008. 234 с.

39. Литошко Д. Н. Топоминералогия медно-молибденовой рудной формации Полярного Урала М.: Наука, 1988. 212 с.

40. Львов К. А. О древних отложениях Урала, их возрасте и стратиграфии // Сов. Геология, № 5. 1957.

41. Любоженко Л. Н. Структурно-метаморфическая эволюция пород Хараматалоуского блока // Автореферат канд. дис. Сыктывкар, 2003. 20 с.

42. Магматические горные породы. Т. 1. М.: Наука, 1983. 368 с.

43. Магматические горные породы. Т. 3. М.: Наука, 1985. 405 с.

44. Мележик В. А., Предовский А. А. Геохимия раннепротерозойского литогенеза (на примере северо-востока Балтийского щита). Л.: Наука, 1982. 208 с.

45. Методика геодинамического анализа при геологическом картировании. М.: Недра, 1991.207 с.

46. Молдаванцев Ю. Е., Перфильев А. С. Проявление метаморфизма в связи с глубинным разломом на Полярном Урале // Изв. АН СССР, сер. геолог. № 4, 1962.

47. Неелов А. Н. Петрохимическая классификация метаморфизованных осадочных и вулканических пород. JL: Наука, 1980. 102 с.

48. Никитина Л. А. О содержании кремния в железо-магнезиальных слюдах метаморфических пород // Региональный метаморфизм докембрийских формаций СССР. Л.: Наука, 1965. С. 140-147.

49. Островский Л. Я., Костюк М. А., Пономарев В. А., Нефедов В. А. Проявления фосфатного сырья на Полярном Урале // Геология нерудного сырья западной Сибири. Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1987.

50. Охотников В. Н. Геология рудных образований Полярного Урала. JL: Наука, 1975. 175 с.

51. Панков Ю. Д. Ильменогорский метаморфический пояс магматических и метаморфических пород. Т. 1: Метаморфические толщи. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1971. С. 61-129.

52. Перчук Л. Л. Анализ термодинамических условий минеральных равновесий в амфибол-гранатовых породах // Изв. АН СССР, сер. геол., № 3, 1967. С. 57-84.

53. Перчук Л.Л. Равновесия породообразующих минералов. М.: Наука, 1970, 392 с.

54. Пирс Дж. А., Липпард С. Дж., Роберте С. Особенности состава и тектоническое значение офиолитов над зоной субдукции // Геология окраинных бассейнов. М.: Мир, 1987. с

55. Предовскгш А. А. Геохимическая реконструкция первичного состава метаморфизованных вулканогенно-осадочных образований докембрия. Апатиты, 1970. 115 с.

56. Пронин А. А. Основные черты истории тектонического развития Урала. УФАН СССР. М.: Наука, 1965.

57. Пыстин А. М. Полиметаморфические комплексы западного склона Урала. СПб.: Наука, 1994. 208 с.

58. Пыстин А. М, Пыстина Ю. И., Кононова Н. В., Потапов И. JI. Типизация нижнего докембрия Тимано-Североуральского региона // Программа фундаментальных исследований ИГ Коми НЦ УрО РАН. Отчетная серия № 4 (78). Сыктывкар: Геопринт, 2009.

59. Пыстина Ю.И., Пыстин А. М. Цирконовая летопись уральского докембрия. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 168 с.

60. Раабен М. Е. Стратиграфия древних свит Полярного Урала // Стратиграфия и тектоническое строение северной оконечности Приполярного Урала (Тр. ГИН АН СССР, вып. 35). М.: Изд-во АН СССР, 1959. 132 с.

61. Сандерс А. Д., Тарни Дж. Геохимические характеристики базальтового вулканизма в задуговых бассейнах // Геология окраинных бассейнов. М.: Мир, 1987.

62. Сирин Н. А. Магматизм и его металлогенические особенности на Приполярном и Полярном Урале. М.: Гостгеолтехиздат, 1962. 279 с.

63. Софронов Г. П. Протерозой и нижний палеозой Полярного Урала // Материалы Сверд. совещ. по унификации стратиграф. схем и соотношению древних свит Урала и русской платформы, 1956.

64. Стратиграфические схемы Урала (докембрий, палеозой). Екатеринбург, 1994.

65. Сычева Э. И., Макаров А. Б. Душин В. А. Формационный анализ глубокометаморфизованных горных пород на примере Харбейской серии Полярного Урала // Метаморфические комплексы Полярного Урала. Свердловск, 1982. С. 15-17.

66. Тейлор С.Р., Мак-Леннан СМ. Континентальная кора: состав и эволюция. М.: Мир, 1988. 312 с.

67. Тектоническая история Полярного Урала. (Тр. ГИН РАН, вып. 531). М.: Наука, 2001. 191 с.

68. Удовкина Н. Г. Эклогиты СССР.М.: Наука, 1985. 286 с.

69. Удоратина О. В., Капитанова В. А., Андреичев В. Л. Гранитоиды Харбейского массива (Полярный Урал) // Петрология и минералогия севера Урала и Тимана: Сборник статей (Труды Института геологии. Вып. 119). Сыктывкар, 2006. № 4. С. 39-50.

70. Фации метаморфизма / B.C. Соболев, Н. JI. Добрецов, Н. М. Соболев. М.: Наука, 1969. 432с.

71. Ферштатер Г. Б. Эмпирический плагиоклаз-роговообманковый барометр // Геохимия. 1990. № 3. С. 328.

72. Фролова Т. И., Бурикова И. А. Магматические формации современных геотектонических обстановок: Уч. пособие. М.: МГУ, 1997. 320 с.

73. Фролова Т. И. Магматизм окраинных и внутренних морей и его роль в их образовании (Вестник ОГГГГН РАН, № 2 (17)). 2001.

74. Хаин В.Е., Божко Н.А. Историческая геотектоника. Докембрий. М.: Недра, 1988. 382 с.

75. Хъюджес Ч. Петрология изверженных пород. М.: Недра, 1988. 320 с.

76. Шадрин Л. Ф., Мишулъский М. И., Пономарев В. А. Тектонические особенности Хадата-Собского района на Полярном Урале // Геология и полезные ископаемые Приполярного и Полярного Урала (Тр. ЗапСибНИГНИ, вып. 52). Тюмень, 1972.

77. Шалагиное В. В. Раннедокембрийские комплексы Уральского складчатого пояса n их минерагения // Геология и мииерагения подвижных поясов. Екатеринбург, 1997. С. 159-173.

78. Шиллинг Дж. Г. Эволюция морского дна на основе данных по геохимии редкоземельных элементов. В кн.: Петрология изверженных и метаморфических пород дна океана. М.: Мир, 1973. С. 198-241.

79. Цымбалюк А. В. Доордовикские и ордовикские отложения северной части Полярного Урала // Геология и полезные ископаемые Полярного и Приполярного Урала (Тр. ЗапСибНИГНИ, вып. 52). Тюмень, 1972. С. 164184.

80. Цымбалюк А. В. Основные черты тектонических структур северной части Полярного Урала // Геология и полезные ископаемые Полярного и Приполярного Урала (Тр. ЗапСибНИГНИ, вып. 520). Тюмень, 1972. С. 184195.

81. Engel A. E., Engel C. G. Hornblendes formed during progressive metamorphismof amphibolites, north-west Adirondack Mountains, New York // Bull. Geol. Amer., 1962, vol. 73, № 12. P 1499-1518.

82. Eskola P. On the granulites of Lapland. Amer. J. Sci., Bowen vol. 1, 1952.

83. Pearce J. A., Gann J. K. Tektonic setting of dasle volcanic rocks determined using trace element analyses 11 Earth Planet. Sol. Lett., 1973. V.19. № 2. P. 290300.

84. Pearce J. A. Statistical analysis of major element patterns in basalts. // J. Petrol., 1976, V. 17, N 1, P. 15-43

85. Tarney J., Saunders A. D., Mattey D. P., Wood D. A. and Marsh N. G. Geochemical aspects of back-arc spreading in The Scotia Sea and western Pacifik // Phil. Trans. R. Soc. bond. A 300. 1981 P. 263-285.

86. William V. Boynton. Geochemistry of Rare Earth Elements Meteorite Studies // Rare Earth Element Geochemistry. Amsterdam, 1984. P.l 1-30

87. Guitard G. Apergus et reflexions sur les schestes cristallins et les granites de la rone axiale pyreneenne entre G Ariege et la Mediterrance // B. S. G. F. Т. VIII. 1958. P. 825-852.

88. Shaw D. M., Kudo A. M. A test of the discriminant function in the amphibolite problem // Mineral. Mag. 1965. V. 34. P. 423-4351. Фондовая литература

89. Андреичее В. Л. Отчет о научно-исследовательской работе: Важнейшие рубежи эволюции магматизма и метаморфизма Полярного Урала (заключительный). Сыктывкар, 1995.

90. Белоусов А. П., Кузнецов 77. И. Результаты геологической съемки масштаба 1:200000 северо-восточной части листов Q-42-VII, Q-42-VIII. (Отчет о геологической съемке Собинской экспедиции № 2 за 1954 г.). Свердловск, 1955.

91. Бутин В. В., Панин Н. Н. Отчет по теме « Подготовка к созданию карты метаморфизма Полярного и Приполярного Урала масштаба 1:500000» за 1977-1980 гг. Воркута, 1980.

92. Воронов В. Н. Результаты поисково-съемочных работ масштаба 1:50000, проведенных на Полярном Урале в районе среднего течения рек. М. Ханмей и Харбей (Отчет Париквасыпорской ГСП за 1963-1965 гг.). Салехард, 1965.

93. Клопов А. Л., Бобров В. Е. Результаты геологической съемки масштаба 1:50000 листов: Q-41-36-A,B(a, б), В(а,б), Г(а,б); Q-42-25-B(a,6), T(a,6);Q-42-26-В(а). Полярный Урал. (Отчет по работам Ханмейской ГСП за 1963-1966 гг.). Тюмень, 1967.

94. Никитин Ю. Н, Криночкин В. Г., Бабушкин Л. А. и др. Результаты поисково-съемочных работ масштаба 1:50000 в пределах листов Q-42-I-r-b,r; Q-42-2-B-b,r; Q-42-13-A,B; Q-42-14-A,B. (Отчет по работам Хадатинской ПСП за 1960-64 гг.) Тюмень, 1964.

95. Подсосова Л. Л. Отчет тематической партии № 34 по металлогении Харбейского антиклинория за 1966-1969 гг. Q 41-1, XII; Q-42-VII масштаба 1:200000. г. Тюмень, 1970.

96. Цымбалюк А. В., Литовченко Н. И. Результаты геологической съемки масштаба 1:200000. Лист Q-42-VII. Полярный Урал. (Сводный отчет о работе Полярной партии № 3, проведенной в 1957-1958 гг.). Салехард, 1960.

97. Чепкасов В. А. и др. Результаты геологической съемки масштаба 1:50000 листов: Q-42-26-B,r и Q-42-38-A,B. Полярный Урал. (Отчет по работам Лапта-Юганской партии за 1959 1960 гг.). Салехард, 1960.

98. Эрвье Ю. Ю., Эрвъе Л. Л. Результаты геологической съемки масштаба 1:50000 листов: Q-41-36-B(6, г); Q-42-25-A,B; Q-42-26-A. Полярный Урал. (Отчет о работах Верхне-Харбейской ГСП за 1960 1963 гг.). Тюмень, 1964.

Информация о работе

Уляшева, Наталия Сергеевна
кандидата геолого-минералогических наук
Сыктывкар, 2010
ВАК 25.00.04

Диссертация

Вещественный состав и условия образования метабазитов харбейского метаморфического комплекса - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы